如何在Python中获取布尔值的反值？

Question

对于下面这个例子：

def fuctionName(int, bool):
    if int in range(...):
        if bool == True:
            return False
        else:
            return True

有没有什么办法可以跳过第二个if语句？就是说告诉计算机返回布尔值bool的反面？

Answer 1

Python确实有一个“not”运算符，对吧？它不就是“not”吗？就像这样，

  return not bool

Answer 2

not

最简单的方法是使用 not 操作符：

>>> value = True
>>> not value
False

>>> value = False
>>> not value
True

所以，替代你的代码：

if bool == True:
    return False
else:
    return True

你可以使用：

return not bool

作为函数的逻辑取反

在 operator 模块中，还有两个函数 operator.not_ 和它的别名 operator.__not__，如果你需要把它当作函数使用而不是操作符：

>>> import operator
>>> operator.not_(False)
True
>>> operator.not_(True)
False

这些在你想用需要谓词函数或回调的函数时会很有用。

比如 map 或 filter：

>>> lst = [True, False, True, False]
>>> list(map(operator.not_, lst))
[False, True, False, True]

>>> lst = [True, False, True, False]
>>> list(filter(operator.not_, lst))
[False, False]

当然，也可以用一个等效的 lambda 函数来实现：

>>> my_not_function = lambda item: not item

>>> list(map(my_not_function, lst))
[False, True, False, True]

不要在布尔值上使用位取反操作符 ~

可能会有人想用位取反操作符 ~ 或等效的操作符函数 operator.inv（或者其他三个别名）。但是因为 bool 是 int 的子类，结果可能会让人意外，因为它返回的不是“布尔值的反”，而是“整数的反”：

>>> ~True
-2
>>> ~False
-1

这是因为 True 相当于 1，而 False 相当于 0，位取反操作是在整数 1 和 0 的位表示上进行的。

所以这些不能用来“取反”一个 bool。

使用 NumPy 数组（及其子类）进行取反

如果你在处理包含布尔值的 NumPy 数组（或像 pandas.Series 或 pandas.DataFrame 这样的子类），你实际上可以使用位取反操作符（~）来对数组中的所有布尔值进行取反：

>>> import numpy as np
>>> arr = np.array([True, False, True, False])
>>> ~arr
array([False,  True, False,  True])

或者使用等效的 NumPy 函数：

>>> np.bitwise_not(arr)
array([False,  True, False,  True])

你不能在 NumPy 数组上使用 not 操作符或 operator.not 函数，因为这些要求返回一个单一的 bool（而不是布尔值数组），不过 NumPy 也包含一个逐元素工作的逻辑取反函数：

>>> np.logical_not(arr)
array([False,  True, False,  True])

这也可以应用于非布尔数组：

>>> arr = np.array([0, 1, 2, 0])
>>> np.logical_not(arr)
array([ True, False, False,  True])

自定义你的类

not 通过对值调用 bool 并取反结果来工作。在最简单的情况下，真值将直接调用对象的 __bool__ 方法。

所以通过实现 __bool__（在 Python 2 中是 __nonzero__），你可以自定义真值，从而影响 not 的结果：

class Test(object):
    def __init__(self, value):
        self._value = value

    def __bool__(self):
        print('__bool__ called on {!r}'.format(self))
        return bool(self._value)

    __nonzero__ = __bool__  # Python 2 compatibility

    def __repr__(self):
        return '{self.__class__.__name__}({self._value!r})'.format(self=self)

我添加了一个 print 语句，这样你可以验证它确实调用了这个方法：

>>> a = Test(10)
>>> not a
__bool__ called on Test(10)
False

同样，你也可以实现 __invert__ 方法，以实现当应用 ~ 时的行为：

class Test(object):
    def __init__(self, value):
        self._value = value

    def __invert__(self):
        print('__invert__ called on {!r}'.format(self))
        return not self._value

    def __repr__(self):
        return '{self.__class__.__name__}({self._value!r})'.format(self=self)

同样加上一个 print 调用，看看它是否真的被调用：

>>> a = Test(True)
>>> ~a
__invert__ called on Test(True)
False

>>> a = Test(False)
>>> ~a
__invert__ called on Test(False)
True

不过像这样实现 __invert__ 可能会让人困惑，因为它的行为与“正常”的 Python 行为不同。如果你真的这样做了，请清楚地记录下来，并确保它有一个相当好的（且常见的）使用场景。

Answer 3

要对一个布尔值（就是只有真和假两种状态的值）取反，你可以使用 not 操作符：

not bool

在你的例子中，if 和 return 的部分可以用以下方式替代：

return not bool

记得注意 操作符的优先级规则，还有取反的 is 和 in 操作符：a is not b 和 a not in b。